Exkurs: Die Atmungskette

Die Atmungskette bildet den Abschluss der biochemischen Energiegewinnung. In diesem Prozess werden die bei der Glycolyse und dem Citrat-Cyclus reduzierten Coenzyme NADH und FADH2¹⁾ wieder oxidiert. Als Oxidationsmittel dient letztlich Sauerstoff. Die Energie wird als ATP, also in einer biochemisch verwertbaren Form gewonnen.

Aus einem $\text{mol}$ Glucose entstehen 36-38 $\text{mol}$ ATP. 2 $\text{mol}$ ATP werden bei der Glycolyse gewonnen, 2 $\text{mol}$ im Citrat-Cyclus. Die übrigen 32/34 $\text{mol}$ entstehen erst in der Atmungskette.

Die Oxidation erfolgt in der Atmungskette über eine Kaskade verschiedener Redox-Systeme. Es sind insgesamt vier Enzymkomplexe für die Oxidation und ein Komplex für die ATP-Synthese an diesem Prozess beteiligt. Die gesamte Atmungskette läuft an der inneren Mitochondrien-Membran ab.

Als Redoxsysteme dienen im einzelnen Schwermetallkomplexe, insbesondere Eisen-Porphyrin-Komplexe (Cytochrome) und Kupfer-Komplexe, sowie heterocyclische aromatische Systeme (z.B. FMN) und Chinone (Ubichinon). Die einzelnen Redoxsysteme besitzen Potentiale, die zwischen dem von NADH (-0,32 $\text{V}$) und dem von Sauerstoff (+0,82 $\text{V}$) liegen. (Die Potentiale sind hier auf $\text{pH}$ 7 bezogen!) Während einiger Redox-Teilschritte werden Protonen aus dem Inneren des Mitochondriums in den Intermembranraum zwischen innerer und äußerer Mitochondrien-Membran transportiert. Dieser Protonengradient wird schließlich zur ATP-Synthese ausgenutzt.